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小尺度磁流變液延時機構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)研究

發(fā)布時間:2020-11-17 23:28
   磁流變液延時機構(gòu)是一種基于磁流變效應,利用磁流變液流動特性實現(xiàn)的延時機構(gòu),具有延期解除保險時間長、延期解除保險距離可控可調(diào)、抗過載能力強、成本低、通用性好等特點。本文以小口徑炮彈引信延期解除保險機構(gòu)為背景,以小尺度磁流變液延時機構(gòu)為對象,研究利用磁流變液延時機構(gòu)實現(xiàn)小口徑炮彈引信出炮口延期解除保險功能,采用理論建模分析、數(shù)值仿真、實驗測試和模型驗證相結(jié)合的方法,開展了引信用磁流變液貯存技術(shù)、磁流變液孔口出流技術(shù)、延期解除保險距離調(diào)控技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)的研究。本文的主要內(nèi)容如下:(1)從微觀結(jié)構(gòu)上對磁流變液本質(zhì)特性進行了研究,確定磁流變液泄流時間數(shù)學模型中的關(guān)鍵參數(shù)。根據(jù)磁流變液成鏈理論,建立了屈服應力模型,確定了在不同轉(zhuǎn)速條件下磁流變液孔口出流時受到的剪切應力和其屈服應力的關(guān)系。在磁場強度為150mT條件下可保證在35000r/min及以下轉(zhuǎn)速時小尺度磁流變液延時機構(gòu)中的磁流變液不會流動,保證了安全性;诖帕髯円罕举|(zhì)特性,采用剪切分層理論,研究了高剪切速率下磁流變液的剪切稀化特性,推導了高剪切速率下磁流變液的黏度計算公式,為延期時間的計算打下了理論基礎(chǔ)。(2)針對小尺度磁流變液延時機構(gòu)貯存后使用的安全性和可靠性問題,提出了一種貯存壽命評估方法。對機構(gòu)中的貯存易損部件(磁流變液)進行了貯存穩(wěn)定性試驗,分析了惡劣貯存環(huán)境對磁流變液的屈服應力和黏度及機構(gòu)的延期解除保險距離的影響,依據(jù)長時間的高溫會導致磁流變液中的磁性顆粒沉降團聚的實驗結(jié)果,建立了磁流變液貯存加速模型,確定了磁流變液貯存壽命的評估方法,并對機構(gòu)在正常貯存條件下的可靠貯存壽命進行了評估。在置信水平γ-0.90,可靠度下限RL=0.85時,磁流變液在常溫下的貯存年限為15.2年,滿足引信貯存壽命在15年到20年的基本要求。(3)根據(jù)對磁流變液的屈服特性和貯存特性的研究成果,結(jié)合小口徑炮彈引信環(huán)境特征,確定了小尺度磁流變液延時機構(gòu)的設(shè)計方案,分析了主要零部件結(jié)構(gòu)與動態(tài)特性,確定了關(guān)鍵尺寸參數(shù),加工了機構(gòu)樣機,實驗驗證了機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和功能,該機構(gòu)各零部件強度和動態(tài)性能滿足小口徑炮彈引信高過載和高轉(zhuǎn)速環(huán)境要求。根據(jù)高轉(zhuǎn)速條件下磁流變液孔口出流特點,建立了磁流變液孔口出流模型和磁流變液均勻力場數(shù)學模型,并提出了高旋轉(zhuǎn)環(huán)境下磁流變液泄流時間工程算法,用于預測高轉(zhuǎn)速條件下小尺度磁流變液延時機構(gòu)的延期時間。(4)針對旋轉(zhuǎn)離心機裝配后機構(gòu)存在偏心、預加載時間較長和加載轉(zhuǎn)速限制等問題,結(jié)合小尺度磁流變液延時機構(gòu)工作原理,設(shè)計了高速旋轉(zhuǎn)等效試驗平臺,并對試驗平臺進行了誤差分析和系數(shù)修正,該試驗平臺能夠較好的等效高速旋轉(zhuǎn)時磁流變液的泄流情況:利用試驗平臺,通過高速旋轉(zhuǎn)等效試驗對磁流變液泄流時間數(shù)學模型進行了驗證,并采用數(shù)值模擬方法對局部阻力系數(shù)進行了修正,提高了該數(shù)學模型的精確性。通過高速旋轉(zhuǎn)等效試驗研究了小尺度磁流變液延時機構(gòu)中孔徑和磁流變液配比的延期時間調(diào)控能力,提出了小尺度磁流變液延時機構(gòu)在不同高轉(zhuǎn)速條件下的延期時間的調(diào)控方法,為小尺度磁流變液延時機構(gòu)的延期時間的調(diào)控提供了參考。
【學位單位】:南京理工大學
【學位級別】:博士
【學位年份】:2018
【中圖分類】:TJ430.37
【部分圖文】:

示意圖,磁流變液,示意圖,延期解除保險


小尺度磁流變液延時機構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)研究??降低球轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)正速度,達到延長延期解除保險時間的目的;唐玉娟等[24】提出壓電驅(qū)動??可逆式引信延期解除保險機構(gòu),如圖1.2.1?(b)所示,該機構(gòu)借助逆壓電效應使壓電??驅(qū)動器的定子在交變信號作用下蠕動,其驅(qū)動足撥動滑塊緩緩移動,如果信號反相,??則向相反方向移動;鄧炬鋒等[25]提出新型的微機電離心隔爆機構(gòu),如圖1.2.1?(c)所??示;NCTayl〇i^[26l提出了活塞控制式水平轉(zhuǎn)子延期機構(gòu),如圖1.2.1?(d)所示:MaW??R等研究了應變速率對微機電安全與解除保險裝置的模擬的影響,表明微機電安全??與解除保險裝置的模擬中應變率效應不應被忽視;An?J?Y等t28H5計出組裝電磁線圈和??電磁驅(qū)動電路,提高了電子引信安全性;王秀芝等對分壓組合式裝藥長延期機構(gòu)燃??燒機理進行了研究,相對于傳統(tǒng)火藥延期機構(gòu),燃燒過程穩(wěn)定,燃燒速度均勻,延期??時間精度準確,燃燒傳播的可靠性較高。??球%_^[[^槽?__好^區(qū)動器動??^1?C形簧??(a)定軌跡球轉(zhuǎn)子機構(gòu)?(b)壓電驅(qū)動可逆式延期解除保險機構(gòu)??〇?轉(zhuǎn)軸?\??[fV轉(zhuǎn)銷離心滑塊、基f??后坐滑塊、板彈性片??H];??丨■?T?■器〇丨?水平轉(zhuǎn)??(C)某微機電離心隔爆機構(gòu)?(d)活塞調(diào)控水平轉(zhuǎn)子延期解除保險機構(gòu)??圖1.2.1?—些新型小I」徑炮彈引信延期解除保險機構(gòu)示意圖??本課題組提出了小尺度磁流變液延時機構(gòu)

示意圖,磁流變效應,機理,示意圖


小尺度磁流變液延時機構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)研究??降低球轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)正速度,達到延長延期解除保險時間的目的;唐玉娟等[24】提出壓電驅(qū)動??可逆式引信延期解除保險機構(gòu),如圖1.2.1?(b)所示,該機構(gòu)借助逆壓電效應使壓電??驅(qū)動器的定子在交變信號作用下蠕動,其驅(qū)動足撥動滑塊緩緩移動,如果信號反相,??則向相反方向移動;鄧炬鋒等[25]提出新型的微機電離心隔爆機構(gòu),如圖1.2.1?(c)所??示;NCTayl〇i^[26l提出了活塞控制式水平轉(zhuǎn)子延期機構(gòu),如圖1.2.1?(d)所示:MaW??R等研究了應變速率對微機電安全與解除保險裝置的模擬的影響,表明微機電安全??與解除保險裝置的模擬中應變率效應不應被忽視;An?J?Y等t28H5計出組裝電磁線圈和??電磁驅(qū)動電路,提高了電子引信安全性;王秀芝等對分壓組合式裝藥長延期機構(gòu)燃??燒機理進行了研究,相對于傳統(tǒng)火藥延期機構(gòu),燃燒過程穩(wěn)定,燃燒速度均勻,延期??時間精度準確,燃燒傳播的可靠性較高。??球%_^[[^槽?__好^區(qū)動器動??^1?C形簧??(a)定軌跡球轉(zhuǎn)子機構(gòu)?(b)壓電驅(qū)動可逆式延期解除保險機構(gòu)??〇?轉(zhuǎn)軸?\??[fV轉(zhuǎn)銷離心滑塊、基f??后坐滑塊、板彈性片??H];??丨■?T?■器〇丨?水平轉(zhuǎn)??(C)某微機電離心隔爆機構(gòu)?(d)活塞調(diào)控水平轉(zhuǎn)子延期解除保險機構(gòu)??圖1.2.1?—些新型小I」徑炮彈引信延期解除保險機構(gòu)示意圖??本課題組提出了小尺度磁流變液延時機構(gòu)

磁流變液,工作模式,設(shè)備,原理


給上平行板施加垂直的外力,上平行板就會以一定的速度沿著磁場方向移動,若外力??忽大忽小,磁流變液就會處于交替拉伸壓縮狀態(tài),該過程中磁流變液的流動方向與磁??場方向垂直。雖然上板的移動較小(幾毫米),但是磁流變液產(chǎn)生的阻尼力卻很大。??擠壓模式可用于振動阻尼器和隔振器上。??流動模式:兩平板固定,在外加壓強的作用,磁流變液在兩板間產(chǎn)生流動,其方??向與磁場方向垂直。在外加磁場的作用下,磁流變液中的磁性顆粒由于相互吸引而在??沿磁極N、S間的磁力線方向,形成鏈狀結(jié)構(gòu),從而限制了流體的流動,在一定程度??Jl增加了磁流變液的黏度特性,可通過改變外加磁場強度的大小,來控制磁流變液的??流動阻力。流動模式可用于液壓控制閥等磁流變器件,小尺度磁流變液延時機構(gòu)也是??采用這種模式。??剪切模型:兩平行平板之間充滿磁流變液,對上平行板施加外力,就會使兩平行??平板產(chǎn)生相對移動,外加磁場作用在磁流變液上,方向與平板相對移動的方向垂直。??磁流變液在外加磁場的作用下,產(chǎn)生了抗剪切應力,阻礙平行板的相對移動,阻礙能??力在一定范圍內(nèi)隨著磁場強度的增加而增強。剪切模式可用于制動器、離合器、變速??器、鎖緊等磁流變器件。??
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本文編號:2888048

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